题目内容
【题目】Ⅰ.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。
以下为铝材表面处理的一种方法:
碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,其原因是__________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的_____。
A.NH3 B.CO2 C.NaOH D.HNO3
Ⅱ.某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现下图所示的物质之间的转化:
(1)试剂a最好选用________(选填A、B、C、D)。
A.NaOH溶液 B.稀盐酸 C.二氧化碳 D.氨水
(2)写出反应①的离子方程式:___________________________________。
(3)反应②的化学方程式为:____________________________________。
(4) 反应①结束后进行的操作是________________________
(5)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为________.
【答案】2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ B D [Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 过滤 (NH4)2SO4、K2SO4
【解析】
Ⅰ.铝容易被氧气氧化形成致密的氧化膜,碱洗时氧化铝转化为偏铝酸根进入溶液,为防止损失将其转化为氢氧化铝沉淀,需引入弱酸,同时铝暴露出来与碱液反应生成氢气,产生气泡;II.由甲的成分知加水溶解后,溶液中是KAl(SO4)2 ,沉淀是Al2O3 和Fe2O3 。
向沉淀中加 NaOH 溶液,Fe2O3 不反应,Al2O3 可与 NaOH 溶液反应生成NaAlO2 ,向NaAlO2溶液中通入过量CO2 可得Al(OH)3 沉淀和碳酸氢钠,Al(OH) 3 受热分解生成 B 为Al2O3 ,电解熔融氧化铝 B 得到气体 D 为O2 ,固体 A 为 Al ;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+ 被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH4 )2SO4 ,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH4)2SO4 。
I.铝材碱洗可以洗去表面的氧化铝,裸露的铝会和碱溶液反应放出氢气,2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,故碱洗时常有气泡冒出;
氢氧化铝是两性氢氧化物,可溶于强酸强碱,因此,碱洗槽液中的偏铝酸根,应通入CO2使其沉淀成氢氧化铝,发生反应2AlO2-+3H2O+CO2═2Al(OH)3↓+CO32-或CO2+2H2O+AlO2-═HCO3-+Al(OH)3↓;若加HNO3,生成的沉淀还会继续溶解,故答案为B;
II. (1)依据流程分析,向溶液中加入的试剂 a 作用是沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+ 被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH4)2SO4 ,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4 和(NH4)2SO4 ,故答案为 D ;
(2)反应 ① 中二氧化碳过量,反应生成沉淀和碳酸氢钠,向NaAlO2 溶液中通入过量CO2 可得Al(OH)3 沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)反应②为Al2O3分解得到铝和氧气,化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
(4)反应①得到溶液和沉淀,二者分离采用过滤的方法,故进行的操作是过滤;
(5)由上面的分析可知,E中所含物质的化学式为(NH4)2SO4、K2SO4。
【题目】用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3-)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是____。
②正极的电极反应式是____。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3-的去除率和pH,结果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3-的去除率 | 接近100% | <50% |
24小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
铁的最终物质形态 |
pH=4.5时,NO3-的去除率低。其原因是____。
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3-的去除率和pH,结果如下:
初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
NO3-的去除率 | 约10% | 约3% |
1小时pH | 接近中性 | 接近中性 |
与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,NO3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因:____。